C++ 中的原子变量是否使用 volatile 和 CAS 实现？答案

【问题标题】：Is atomic variable in C++ implemented using volatile and CAS?C++ 中的原子变量是否使用 volatile 和 CAS 实现？
【发布时间】：2021-10-23 15:30:30
【问题描述】：

AtomicInteger 在 Java 中是使用 volatile 和 CAS 机制实现的。 source code

但是，C++11 是如何实现原子的呢？

【问题讨论】：

Java 中原子类型的实现不是用 Java 编写的——它基于 JVM 中发生的事情（解释字节码，并在主机系统上采取行动）。同样，在 C++ 中，原子类型的实现取决于实现（即编译器和标准库如何为目标机器做事的细节）。

【解决方案1】：

std::atomic 是 C++ 语言的一部分；在支持原子指令的 ISA 上，它直接转换为这些指令。例如，在 x86 上，LOCK 前缀可用于加载和存储，还有 LOCK CMPXCHG（“CAS”指令）。

除了 CPU 指令，std::atomic 影响程序的内存顺序语义。更多详情请参阅C++ atomics and memory ordering 和C++ memory model。

在缺少原子指令的 ISA 上，允许编译器使用辅助例程/锁来实现它，在这种情况下，is_lock_free() 可能会返回 false（这不太可能发生在原始类型中，因为所有 SMP 系统本身都支持原子操作)。

【讨论】：

【解决方案2】：

如果可能，std::atomic 将使用本机汇编级指令，该指令将以原子方式分配一个值。如果不可能（无论是因为您使用的是非本机数据类型还是因为 cpu 不支持这样的指令），它将默认使用 std::lock 以确保访问它是安全的（所以实际上不是那时是原子的）

【讨论】：

【解决方案3】：

volatile 在 C++ 中的含义与在 Java 中不同，在 C++ 中它并不意味着内存排序。

原子是使用编译器扩展（内在/内置函数）实现的。

【讨论】：

【解决方案4】：

我在atomic header source 中发现了一些重定向到this page 的内容。然后你会看到带有Implementation 的索引，在它和许多其他的东西下面，有Integers。

【讨论】：